Ventil für Fahrzeugreifen sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 @ Ein Ventil für Fahrzeugreifen, insbesondere ein Snap-in-Ventil, mit einem mantelartigen Kunststoff einer Härte in Anlieferungszustand von etwa 65 bis 75 Shore A, der einen Sockelabschnitt zur Verbindung mit einer Felge od.dgl. aufweist und einen Ventilzylinder mit Außengewinde für eine Ventilklappe umgibt, wobei eine axiale Ausnehmung des Ventilzylinders in axialer Richtung unterschiedliche Durchmesser aufweist sowie einen Ventileinsatz aufnimmt, der gegen einen Kraftspeicher axial verschieblich lagert, soll so beschaffen sein, daß die Herstellung wie auch die Betriebssicherheit verbessert werden.
Hierzu führt, daß der mantelartige Körper mit dem Ventilzylinder zu einem Ventilkörper (11) vereinigt und dieser aus dem Kunststoff einstückig so hergestellt ist, daß die Härte an den Innenflächen (26, 27) der axialen Ausnehmung des Ventilzylinders zumindest in dem an den Ventileinsatz (12) anschließenden Bereich höher ist als am Sockelabschnitt (14). Dabei soll der härtere Bereich im Auslieferungszustand etwa 50 Shore d aufweisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Ventil für Fahrzeugreifen, insbesondere ein Snap-in-Ventil, mit einem mantelartigen Körper aus begrenzt elastischem Kunststoff einer Härte in Anlieferungszustand von etwa 65 bis 75 Shore A, der einen Sockelabschnitt zur Verbindung mit einer Felge od. dgl. aufweist und einen Ventilzylinder mit Außengewinde für eine Ventilklappe umgibt, wobei eine axiale Ausnehmung des Ventilzylinders in axialer Richtung unterschiedliche Durchmesser aufweist sowie einen Ventileinsatz aufnimmt, der gegen einen Kraftspeicher axial verschieblich lagert. Zudem erfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen dieses Ventils.

[0002] Derartige Ventile sind für schlauchlose Fahrzeugreifen beispielsweise als Gummiventile durch die DIN-Norm 7780 in Bemaßung sowie Form festgelegt und erlauben durch die Elastizität ihres mantelartigen Körpers aus Gummi ein schnelles Einsetzen in eine Reifenfelge. Dieser Körper hat eine birnenähnliche Kontur und umgibt den metallischen Ventilzylinder so, daß dieser außerhalb einer ringförmigen Abschlußkante des Gummikörpers mit seinem Außengewinde aufragt. Innerhalb des Metallzylinders verläuft jener Ventile-insatz, zwischen dem und der Innenfläche des Metallzylinders ein ringartiger Strömungsspalt verläuft. Der axiale Kraftspeicher wird von einer Schraubenfeder gebildet, die sich fußwärts gegen einen Teil des Metallzylinders abstützt - letzteres kann auch vom oberen Abschnitt des Metallzylinders getrennt angebracht sein.

[0003] Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Konstruktion des Ventils -- und damit dessen Herstellung sowie die Betriebssicherheit -zu verbessern.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der mantelartige Körper mit dem Ventilzylinder zu einem Ventilkörper vereinigt und dieser aus dem Kunststoff einstückig so hergestellt ist, daß die Härte an den Innenflächen der axialen Ausnehmung des Ventilzylinders zumindest in dem an den Ventileinsatz anschließenden Bereich höher ist als am Sockelabschnitt. Dabei soll der höhere Bereich im Auslieferungszustand etwa 50 Shore D aufweisen.

[0005] Es wird also ein gegenüber dem Stande der Technik anderer Ventilaufbau vorgeschlagen, bei dem die üblichen Einzelteile vermindert sind; der metallische Ventilzylinder entfällt, statt dessen erhält der mantelartige Körper zur Längsachse des Ventiles hin Ausformungen, welche jenen Ventilzylinder ersetzen. Ein solcher Schritt jedoch wäre bei Beibehaltung der nach DIN 7780 vorgeschriebenen Fallhärte nicht funktionsfähig, weshalb erfindungsgemäß die Maßgabe anschließt, den vorgeschlagenen neuen Ventilkörper in unterschiedlichen Härten anzubieten; die Härte der an den Ventileinsatz anschließenden Flächen muß in jedem Falle höher sein als die Härte jener Teile, welche beispielsweise für den Klemmvorgang an der Felge erforderlich sind.

[0006] Es wäre aufwendig, wollte man den erfindungsgemäßen Ventilkörper aus mehreren Schichten unterschiedlicher Härte zusammensetzen. Statt dessen wird bevorzugt, einen stufenlosen Übergang zwischen den weicheren Bereichen und den härteren Bereichen zu schaffen, was durch ein erfindungsgemäßes Verfahren möglich wird. Dabei wird in eine Spritzform für den Ventilkörper zuerst ein weicher Kunststoff eingebracht, welcher den späteren Sockelbereich und die Außenflächen des Ventilkörpers bildet, anschließend wird härterer Kunststoff nachgespritzt, der sich an die Kernwand der Spritzform anschmiegt. Dank dieses erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht der gewünschte stufenlose Übergang und eine innige Verbindung zwischen den Kunststoffen unterschiedlicher Härte.

[0007] Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der härtere Bereich einen zylinderischen Teil des Ventilkörpers mit dem Außengewinde umfaßt, also das Endstück des metallischen Ventilzylinders, welches aus dem mantelartigen Körper herausschaut und die Ventilkappe auf- _limmt.

[0008] Als günstig hat es sich erwiesen, daß der Ventilkörper selbst zwischen einer oberen axialen Bohrung und einer unteren axialen Bohrung einen sich zu letzterer erweiternden Sitzkonus aufweist, welcher als Anschlag für den dank des Kraftspeichers bewegbaren Ventileinsatz dient.

[0009] Die untere Bohrung des Ventilkörpers geht in einen Sockelraum über, in welchem der Fuß des Kraftspeichers abgestützt ist und zwar bevorzugt an einem Lagerteil im Sockelraum, welches ohne weiteres in diesen eingeführt werden kann und dann zwischen einer ringartigen Pultfläche und einer Anschlagschulter festliegt. Bevorzugt ist deshalb die den Sockelraum umgebende Zone des erfindungsgemäßen Ventilkörpers noch aus verhältnismäßig weichem Kunststoff oder liegt in dem Übergangsbereich zwischen diesem und dem härteren Kunststoff an den beschriebenen Bohrungsinnenwänden.

[0010] Insgesamt hat es sich erwiesen, daß ein Ventilkörper dieser Art die gewünschte Vereinfachung der Herstellung mit sich bringt und darüber hinaus eine hohe Betriebssicherheit anbietet.

[0011] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur Längsschnitte durch ein Ventil 10. Dieses weist in einem Ventilkörper 11 einer Läng i von beispielsweise 42,5 mm und eines maximalen Durchmessers d von 19,5 mm einen Ventileinsatz 12 mit axialer Ventilbohrung 13 auf.

[0012] Jener maximale Durchmesser d wird bestimmt von einem kalottenartigen Sockelabschnitt 14 des Ventilkörpers 11; dieser Sockelabschnitt 14 endet an einer schulterartigen Ringfläche 15, die sockelwärts in einem Winkel w von 65° zur Ventillängsachse A geneigt ist und mit einem Wulst 16 eines anschließenden Zylinderabschnittes 17 eine Ringnut 18 zur Aufnahme der nicht dargestellten Kante eines Felgenloches begrenzt.

[0013] Oberhalb des Wulstes 16 verjüngt sich der Ventilkörper 11 bis zu einem zweiten schulterartigen Absatz 20, an den ein zylindrischer Kragen 21 mit sich von dem schulterartigen Absatz 20 bis zu einer Ringkante 22 erstreckendem Außengewinde 23 anschließt. Auf letzteres ist unter Zwischenschaltung eines der Ringkante 22 aufliegenden elastischen Ringes 24 eine Ventilkappe 25 aufgeschraubt.

[0014] Den beschriebenen Ventilkörper 11 durchsetzt in seiner gesamten Länge i eine axiale Ausnehmung, deren vom Kragen 21 umgebener oberer Teil zur Aufnahme des Ventileinsatzes 12 als zylindrische Bohrung 28 mit einem Radius r ausgebildet ist. Die Bohrungswandung 27 begrenzt mit dem Ventileinsatz 12 einen Ringspalt 30. An ihrem in der Zeichnung unteren Ende geht die Bohrung 28 mit dem Radius r₁ in einen sich sockelwärts erweiternden Sitzkonus 31 über, welche anderseits an die Bohrungswandung 26 einer zylindrischen Bohrung 32 des Radius r₂ anschließt. Die Länge h der oberen Bohrung 28 und die Länge q der unteren Bohrung 32 samt Sitzkonus 31 sind einander etwa gleich und messen mehr als ein Drittel der Ventilkörperlänge i.

[0015] Die untere Bohrung 32 endet im radialen Bereich des außenliegenden Wulstes 16 unter Bildung einer Anschlagschulter 34 an einem Sockelraum 36 des Durchmessers e. Zwischen diesem und einer von der Kalottenoberfläche 19 des Sockelabschnittes 14 ausgehenden Ausnehmung 38 befindet sich ein von Pultflächen 39,40 begrenzter enger Bohrungsabschnitt 41 des Durchmessers n.

[0016] Die einzelnen Teile des Ventileinsatzes 12 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt. Erkennbar ist aber, daß eine von der Ventillängsachse A weg geneigte Fläche 42 des Ventileinsatzes 12 dank der Kraft einer Axialfeder 44 jenem Sitzkonus 31 anliegt. Die Axialfeder 44 stützt sich einerseits an einer Schulter 43 des Ventileinsatzes 12 ab sowie anderseits in einer Stützrinne 45 eines Einsatzes 46, der seinerseits auf der oberen Pultfläche 39 ruht sowie zwischen dieser und der Anschlagschulter 34 festliegt.

[0017] Durch den Ringspalt 30 eingepreßte Luft drückt den Ventileinsatz 12 gegen die Kraft der Axialfeder 44 vom Sitzkonus 31 weg, dem sich bei Beendigung der Luftzuführung die Fläche 42 des Ventileinsatzes 12 erneut anschmiegt.

[0018] Von wesentlicher Bedeutung ist, daß der Ventilkörper 11 insgesamt aus Kunststoff besteht und zwar dergestalt, daß er im Kalottenbereich und an seiner bis zum Absatz 20 reichenden Außenfläche 29 von geringerer Härte ist als an den die Bohrungen 28, 31, 32 axiale Ausnehmung begrenzenden Innenflächen, beispielsweise an den Bohrungswandungen 26, 27 bzw. am Sitzkonus 31. Dies soll durch zusätzliche Schraffuren 100 im weicheren Bereich deutlich gemacht werden.

[0019] Die als Fallhärte bestimmte Härte des Werkstoffes im Anlieferungszustand liegt im weicheren Bereich 100 bei etwa 65 Shore A und nimmt zur Ventillängsachse A auf etwa 50 Shore D zu.

[0020] Bei der Herstellung eines derartigen Ventilkörpers 11 wird in eine dessen Konturen bestimmende Form der weichere Kunststoff an die Formaußenfläche geführt und anschließend ein härterer Kunststoff in Längsachsennähe eingebracht. So entsteht ein molekularer Verbund zwischen den beiden Bereichen, wobei es von untergeordneter Bedeutung bleibt, ob die Begrenzung der Fallhärtebereiche eine theoretische Trennfläche erzeugt oder der allmähliche Übergang nicht mehr deutlich festzustellen ist. In jedem Falle wird erreicht, daß der Ventilkörper 11 einerseits einstückig ist, jedoch zum anderen sowohl elastische Zonen -- beispielsweise im Bereich der Ringnut 18 -- aufweist als auch harte Oberflächen, wie dies insbesondere nahe des Ventileinsatzes 12 erforderlich ist.

Ansprüche

1. Ventil für Fahrzeugreifen, insbesondere Sfiap-in-Ventil, mit einem mantelartigen Körper aus begrenzt elastischem Kunststoff einer Härte im Auslieferungszustand von etwa 65 bis 75 Shore A, der einen Sockelabschnitt zur Verbindung mit einer Felge od. dgl. aufweist und einen Ventilzylinder mit Außengewinde für eine Ventilkappe umgibt, wobei eine axiale Ausnehmung des Ventilzylinders in axialer Richtung unterschiedliche Durchmesser aufweist und einen Ventileinsatz aufnimmt, der gegen einen Kraftspeicher axial verschieblich lagert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mantelartige Körper mit dem Ventilzylinder zu einem Ventilkörper (11) vereinigt und dieser aus dem Kunststoff einstückig so hergestellt ist, daß die Härte an den Innenflächen(26, 27) der axialen Ausnehmung des Ventilzylinders zumindest in dem an den Ventileinsatz (12) anschließenden Bereich höher ist als am Sockelabschnitt (14).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der härtere Bereich im Auslieferungszustand etwa 50 Shore D aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem weichen und dem härteren Bereich des Ventilkörpers (12) stufenlos ist.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein härterer Kunststoff mit zumindest einem weicheren Kunststoff im Ventilkörper (11) molekular verbunden ist und/oder daß der härtere Bereich einen zylindrischen Teil des Ventilkörpers (12) mit dem Außengewinde (23) umfaßt.

5. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, "daß der Ventilkörper (12) zwischen einer oberen axialen Bohrung (28) und einer unteren axialen Bohrung (32) einen sich zu letzterer erweiternden Sitzkonus (31) aufweist, wobei gegebenenfalls die untere Bohrung (32) des Ventilkörpers (11) an einem Sockelraum (36) endet, in welchem der Fuß des Kraftspeichers (44) abgestützt ist.

6. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kraftspeicher (44) gegen ein Lagerteil (45, 46) im Sockelraum (36) abstützt und/oder der Sockelraum (36) eine ringartige Pultfläche (39) als Stützfläche für das Lagerteil (45, 46) des Kraftspeichers (44) aufnimmt.

A-133/EPA

7. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichent, daß der Sockelraum (36) gegenüber der Pultfläche (39) eine Anschlagschulter (34) für das Lagerteil (45) aufweist, wobei gegebenenfalls das Lagerteil (45) für den Kraftspeicher (44) eine ringförmige Rinne ist, welche klemmend im Sockelraum (36) des Ventilkörpers (11) gehalten ist.

8. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des weicheren Bereiches eine Härte von etwa 65 Shore A im Auslieferungszustand aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Ventilkörpers nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Einspritzen von Kunststoff in eine Form, welche die äußeren und inneren Oberflächen des Ventilkörpers bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Form zuerst ein Kunststoff einer Härte von etwa 65 Shore A so eingespritzt wird, daß dieser den Sockelbereich füllt sowie an der Außenwand der Form anliegt, wonach ein Kunststoff einer Härte von etwa 50 Shore D an die innere Formwand gespritzt wird und zudem den Kragenteil des Ventilkörpers füllt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der härtere Kunststoff mit höherem Druck eingespritzt wird.

Zeichnung